440-2104/02 – Základy digitálních systémů (ZDS)

Garantující katedraKatedra telekomunikační technikyKredity5
Garant předmětuIng. Marcel Fajkus, Ph.D.Garant verze předmětuIng. Marcel Fajkus, Ph.D.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinný
Ročník2Semestrzimní
Jazyk výukyangličtina
Rok zavedení2019/2020Rok zrušení
Určeno pro fakultyFEIUrčeno pro typy studiabakalářské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
FAJ072 Ing. Marcel Fajkus, Ph.D.
NEV05 Ing. Pavel Nevlud
ZDR20 doc. Ing. Jaroslav Zdrálek, Ph.D.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 2+2
kombinovaná Zápočet a zkouška 8+8

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

Cílem předmětu je seznámit studenty se základy číslicových systémů s pohledu jejich základní hardwarové realizace pomocí hradel a automatu s konečným počtem stavů, dále zobrazováním čísel a symbolů, základními algoritmy pro aritmetické operace v číslicových systémech.

Vyučovací metody

Přednášky
Cvičení (v učebně)
Experimentální práce v laboratoři
Projekt

Anotace

Základy hardwarové realizace digitálních systémů - logika, Boolean algebra a funkce, hradla, klopné obvody, kombinační a sekvenční obvod, automat s konečným počtem stavů, vlastnosti základních logických obvodů jako jsou multiplexery, dekodéry, registry, čítače, aritmetické sčítačky. Základy zobrazování informací v číslicových systémech - číslicové soustavy s libovolným základem, význam dvojkové, oktální a hexadecimální soustavy, binární aritmetické operace, dekadické operace na binární aritmetice, zobrazování symbolů a znaků, ASCII kód, UNICODE, zobrazování celých čísel a reálných čísle.

Povinná literatura:

Chmelíková,Z., Zdrálek,J.: Číslicové systémy I.; VŠB - TU Ostrava, 2014; ISBN 978-80-248-3649-2 Frištacký N.: Logické systémy, ALFA Bratislava,1986 Petříková,I.: Logické obvody - příklady, VŠB-TUO, 2001

Doporučená literatura:

Wakerly J. F.: Digital Design, Principles and Practices; Prentice Hall 2006; ISBN 0-13-186389-4 Katz R. H. and Borriello G.: Contemporary logic design; Prentice Hall 2005; ISBN 0-201-30857-6 Roth Ch. H. Jr.: Fundamentals of logic design; Thomson Brooks/Cole 2004; ISBN 0-534-37804-8 Svoboda A. and White D. E.: Advanced logical circuit design techniques; Garland StPM Press 1979; ISBN 0-8240-7014-3 Bhasker J.: VHDL Primer, Third Edition; Prentice Hall 1999; ISBN 0-13-096575-8

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

Bodové hodnocení projektů. Testy v průběhu semestru. Hodnocení aktivity na cvičení. Zkouška formou testu.

E-learning

Další požadavky na studenta

Znalost programovacího jazyka C nebo C++, samostaně sestavit vyvojový diagram programu.

Prerekvizity

Předmět nemá žádné prerekvizity.

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

PŘEDNÁŠKY: • Logika, Boolean algebra, Booloean funkce, zápisy Boolean funkcí, číselné soustavy, převody celých čísel. • Definice základních tvarů pro dvojstupňovou logiku, kanonické formy, zjednodušování pomocí Boolean algebry, Karnaugh mapy, úvod do počítačových algoritmů minimalizace (McCluskey, Expreso, ...). • Hradlo, vazba na operace, logické signály a jejich aktivní úrovně, sestavení logické dvojstupňové sítě, realizace pomocí struktur AND-OR, OR-AND, NAND-NAND, NOR-NOR. • Číselné soustavy, převody mezi číselnými soustavami, integer a real, všeobecně. Zdůraznění vazeb mezi dvojkovou, oktalovou a šestnáctkovou soustavou. • Reprezentace integer čísel – znaménko a hodnota, jednotkový a dvojkový doplněk, pomocí posunutí, aritmetické operace součet, rozdíl, násobení a dělení, příznaky operací N, Z, V, C. • Realizace binárního aritmetického součtu a rozdílu, význam kanálu zrychleného přenosu, hardwarové násobení, dělení. • Reprezentace real čísel - fixed (Qm.n formát) a float formát (IEEE 754-2008), aritmetické operace, programové implementace násobení a dělení, příznaky operací. • Zobrazování symbolů, znaků, ASCII kód, Unicode, UTF algoritmy. • Reprezentace reálných a celých čísel v BCD kódu, aritmetické operace – součet. • Asynchronní klopný obvod R-S, funkce synchronních klopných obvodů D, T, JK. • Sekvenční obvody - FSM, opakování automatu s konečným počtem stavů, definice chování, základní způsoby zápisu – grafické, programové. • Číslicový synchronní systém – řadič a řízená jednotka, realizace řadiče – pomocí D klopných obvodů a mikroprogramová řídící jednotka, ukázka na příkladu. • Technologie číslicových obvodů (bipolární a unipolární) TTL a CMOS, elektronické vlastnosti hradel - TTL, logická hodnota 1/0 a úroveň L/H, otevřený kolektor, třístavový a obousměrný výstup. CVIČENÍ: • Bezpečnost, organizace cvičení, zadání prvního projektu, převody integer čísel z desítkové do dvojkové a hexa soustavy, Boolean algebra.

Podmínky absolvování předmětu

Prezenční forma (platnost od: 2019/2020 zimní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodůMax. počet pokusů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (100) 51
        Zápočet Zápočet 44  15
        Zkouška Zkouška 56  20 3
Rozsah povinné účasti: Účast není povinná.

Zobrazit historii

Podmínky absolvování předmětu a účast na cvičeních v rámci ISP: Podmínkou absolvování předmětu je získání zápočtu (min 15 bodů) a vykonání zkoušky (min 20 bodů) s celkovým minimálním ziskem 51 bodů. Účast na cvičeních není povinná. Splnění všech povinných úkolů v individuálně dohodnutých termínech.

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2024/2025 (B0613A140010) Informatika INF P angličtina Ostrava 1 povinný stu. plán
2023/2024 (B0613A140010) Informatika INF P angličtina Ostrava 1 povinný stu. plán
2023/2024 (B0541A170009) Výpočetní a aplikovaná matematika P angličtina Ostrava 1 povinný stu. plán
2022/2023 (B0613A140010) Informatika INF P angličtina Ostrava 1 povinný stu. plán
2022/2023 (B0541A170009) Výpočetní a aplikovaná matematika P angličtina Ostrava 1 povinný stu. plán
2021/2022 (B0613A140010) Informatika INF P angličtina Ostrava 1 povinný stu. plán
2021/2022 (B0541A170009) Výpočetní a aplikovaná matematika P angličtina Ostrava 1 povinný stu. plán
2020/2021 (B0613A140010) Informatika INF P angličtina Ostrava 1 povinný stu. plán
2020/2021 (B2647) Informační a komunikační technologie P angličtina Ostrava 1 povinný stu. plán
2020/2021 (B0714A060009) Mobilní technologie P angličtina Ostrava 2 povinný stu. plán
2020/2021 (B0714A060011) Telekomunikační technika ZKT P angličtina Ostrava 2 povinný stu. plán
2020/2021 (B0541A170009) Výpočetní a aplikovaná matematika P angličtina Ostrava 1 povinný stu. plán
2019/2020 (B2647) Informační a komunikační technologie P angličtina Ostrava 1 povinný stu. plán
2019/2020 (B2647) Informační a komunikační technologie K angličtina Ostrava 1 povinný stu. plán
2019/2020 (B0714A060011) Telekomunikační technika ZKT P angličtina Ostrava 2 povinný stu. plán
2019/2020 (B0613A140010) Informatika INF P angličtina Ostrava 1 povinný stu. plán
2019/2020 (B0541A170009) Výpočetní a aplikovaná matematika P angličtina Ostrava 1 povinný stu. plán
2019/2020 (B0714A060009) Mobilní technologie P angličtina Ostrava 2 povinný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku
V - ECTS - bc. 2024/2025 prezenční angličtina volitelný odborný 401 - Studijní oddělení FEI stu. blok
V - ECTS - bc. (nezveřejňovat) 2023/2024 prezenční angličtina volitelný odborný 401 - Studijní oddělení FEI stu. blok
V - ECTS - bc. 2023/2024 prezenční angličtina volitelný odborný 401 - Studijní oddělení FEI stu. blok
V - ECTS - bc. 2022/2023 prezenční angličtina volitelný odborný 401 - Studijní oddělení FEI stu. blok
V - ECTS - bc. 2021/2022 prezenční angličtina volitelný odborný 401 - Studijní oddělení FEI stu. blok
V - ECTS - bc. 2020/2021 prezenční angličtina volitelný odborný 401 - Studijní oddělení FEI stu. blok

Hodnocení Výuky



2023/2024 zimní
2022/2023 zimní
2021/2022 zimní
2020/2021 zimní